JPWO2017149651A1 - ワイヤーハーネス経路設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーハーネスの経路の設計を現車にワイヤーハーネスを直接合わせて最適な経路を調整する作業を必要とせずに短期間に行うことができるワイヤーハーネス経路設計方法を提供する。【解決手段】ワイヤーハーネス経路設計方法は、筐体、筐体の内部構造、及び複数の配線部材の３次元情報、及びハーネス情報を受け付けし、筐体、筐体の内部構造、及び複数の配線部材を３次元情報に基づいて３次元仮想空間に表示し、３次元仮想空間に複数の経路に沿って表示された複数の配線部材の近傍を通るようにハーネス情報に基づいて仮想経路空間を形成し、複数の経路のうち選択された１つの経路に対応する複数のワイヤーハーネスの最適なハーネス経路を仮想経路空間に対して探索することで、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能かどうかを判定するステップを含む。

Description

本発明は、ワイヤーハーネス経路設計方法に関する。

近年、ワイヤーハーネスの経路の設計を容易にするためのハーネス配線経路算出方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このハーネス配線経路算出方法は、装置の３次元モデルとハーネス条件を基に設定したハーネス配線経路探索空間を分割して複数の格子点を算出し、配線経路始点を起点に設定した配線経路禁止領域以外の格子点の中から経路終点の方向に一番近い格子点を順次抽出し、抽出した格子点より算出する曲率半径がハーネス最小曲率半径より大きい場合、前記抽出した格子点を配線経路格子点として順次選択するものである。

特開２００９−１７６６１６号公報

しかし、従来のハーネス配線経路算出方法は、適用する装置を３次元モデル化したハーネス配線経路探索空間全体に対して複数の格子点を算出し、これらの格子点を基に配線経路を算出しているため、複雑な演算を必要し、鉄道車両のように大きな構造体には適さない。

また、鉄道車両のように大きな構造体の場合、ワイヤーハーネスの経路を設計するのに２次元の図面上で主要なワイヤーハーネスの経路設計を行い、さらに現車にワイヤーハーネスを直接合わせて最適な経路となるように試行錯誤を重ねてワイヤーハーネスの経路を決定するため、ワイヤーハーネスの経路の設計に長期間を要していた。

そこで、本発明の目的は、ワイヤーハーネスの経路の設計を現車にワイヤーハーネスを直接合わせて最適な経路を調整する作業を必要とせずに短期間に行うことができるワイヤーハーネス経路設計方法を提供することにある。

［１］筐体内で接続先に接続されるとともに、想定された複数の経路に沿って配置された複数の配線部材に固定されるワイヤーハーネスの経路を３次元仮想空間で設計するワイヤーハーネス経路設計方法であって、
前記筐体、前記筐体の内部構造、及び前記複数の配線部材の形状情報と位置情報を含む３次元情報、及び前記経路ごとに定められた複数のワイヤ−ハーネスを構成する電線の種類及び前記接続先を含むハーネス情報を受け付ける受付ステップと、
前記筐体、前記筐体の内部構造、及び前記複数の配線部材を前記３次元情報に基づいて前記３次元仮想空間に表示する表示ステップと、
前記３次元仮想空間に前記複数の経路に沿って表示された前記複数の配線部材の近傍を通るように前記ハーネス情報に基づいて仮想経路空間を形成する形成ステップと、
前記複数の経路のうち選択された１つの経路に対応する前記複数のワイヤーハーネスの最適なハーネス経路を当該仮想経路空間に対して探索することで、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能かどうかを判定する判定ステップと、
を含むワイヤーハーネス経路設計方法。
［２］前記形成ステップは、当該仮想経路空間の断面積が当該複数のワイヤーハーネス全体を束ねたときに当該複数のワイヤーハーネスを布線するのに必要な断面積以上となるように前記仮想経路空間を形成する、前記［１］に記載のワイヤーハーネス経路設計方法。
［３］前記判定ステップは、当該仮想経路空間の仮想断面上に当該複数のワイヤーハーネスに対応する複数の仮想リングを配置し、前記複数の仮想リングに当該複数のワイヤーハーネスを布線することで、前記最適なハーネス経路を探索する、前記［１］に記載のワイヤーハーネス経路設計方法。
［４］前記判定ステップにおいて、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能でないと判定したとき、少なくとも前記ハーネス経路を変更するか、当該仮想経路空間の断面積を拡大する修正ステップ、をさらに含む前記［１］に記載のワイヤーハーネス経路設計方法。

本発明によれば、ワイヤーハーネスの経路の設計を現車にワイヤーハーネスを直接合わせて最適な経路を調整する作業を必要とせずに短期間に行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤーハーネス経路設計支援装置の概略の構成例を示すブロック図である。 図２は、仮想経路空間形成手段が形成した仮想経路空間の一例を示す斜視図である。 図３は、図２のＡ部拡大図である。 図４Ａは、図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図４Ｂは、複数のワイヤーハーネスを布線するのに必要な断面積を説明するための断面図である。 図５は、仮想経路空間の仮想断面上に配置された仮想リングの一例を示す図である。 図６は、２つの仮想断面間に対してワイヤーハーネスを布線する作業を説明するための斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤ−ハーネス経路設計支援装置の概略の構成例を示すブロック図である。

このワイヤ−ハーネス経路設計支援装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって構成され、ワイヤ−ハーネス経路設計支援装置１の各部を制御する制御部２と、各種の情報を記憶する記憶部３と、キーボード、マウス、ディスクドライブ等で実現される入力部４と、液晶ディスプレイ等で実現される表示部５とを備える。

記憶部３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等から構成され、ＣＰＵのプログラム３０、３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２、仮想経路空間情報３３、ワイヤ−ハーネス経路情報３４等を記憶する。

ここで、３次元ＣＡＤデータ３１は、筐体、筐体の内部構造、及び複数の配線部材の形状情報と位置情報を含む３次元情報の一例であり、コンピュータで読み込み可能にデータ化したものをいう。「筐体」は、本実施の形態では鉄道車両の筐体であるが、自動車、バス等の陸上車両や航空機等の他の移動体の筐体でもよく、移動しない筐体でもよい。「筐体の内部構造」には、フレーム、台車、車輪、座席等の構造体や、制御盤、空調機器、照明器具等の電気機器等が含まれる。「配線部材」は、３次元ＣＡＤデータ３１を提供する側が想定した複数の経路に沿って配置されたものであり、ワイヤーハーネスが結束部材によって固定されるものである。「ワイヤーハーネス」とは、複数の電線を束にし、各電線の両端部にプリント基板や機器に接続するためのコネクタ又は端子を有するもの、及び複数の電線を束にし、各電線の両端部にプリント基板や機器に接続するためのコネクタ又は端子を有しないものの両方を含む概念である。なお、本明細書では、電線が１本の場合もワイヤーハーネスに含まれるものとする。

ハーネス情報３２は、経路ごとに定められたワイヤーハーネスを構成する電線の型式、直径、接続先、コネクタの型式等を含む情報である。なお、電線の型式は、電線の種類の一例である。

仮想経路空間情報３３は、最終的に決定された仮想経路空間の３次元情報である。また、仮想経路空間情報３３には、仮想経路空間の長手方向に沿う複数の箇所に設定された後述する仮想断面の位置情報と、仮想断面に設定された後述する仮想リングの直径と中心の位置情報が含まれる。

ワイヤーハーネス経路情報３４は、最終的に決定されたワイヤーハーネスの経路の情報である。ワイヤーハーネス経路情報３４には、ワイヤ−ハーネスの長手方向に沿う複数の箇所に設定されたハーネス通過点の位置情報が含まれる。ハーネス通過点は、仮想リングの中心の位置情報と一致する。

制御部２のＣＰＵは、プログラム３０に従って動作することにより、受付手段２０、表示手段２１、仮想経路空間形成手段２２、判定手段２３等として機能する。なお、制御部２の各手段２０〜２３は、全部又は一部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエアによって実現されてもよい。

受付手段２０は、３次元ＣＡＤデータ３１及びハーネス情報３２を受け付ける。受付手段２０は、受け付けた３次元ＣＡＤデータ３１及びハーネス情報３２を記憶部３に記憶する。

表示手段２１は、筐体、筐体の内部構造、及び複数の配線部材を３次元ＣＡＤデータ３１に基づいて３次元仮想空間１０に配置し、それを表示部５の画面に表示する。

仮想経路空間形成手段２２は、３次元仮想空間１０に複数の経路に沿って表示された複数の配線部材の近傍を通るようにハーネス情報３２に基づいて仮想経路空間を形成する。このとき、仮想経路空間形成手段２２は、当該仮想経路空間の断面積が当該複数のワイヤーハーネス全体を束ねたときに当該複数のワイヤーハーネスを布線するのに必要な断面積以上となるように形成する。仮想経路空間は、ワイヤーハーネスの経路を決定する上で基準となるものである。なお、仮想経路空間の断面形状は、矩形状に限られず、長円状や楕円状等の他の形状でもよい。

判定手段２３は、設計者の入力部４の操作により、複数の経路のうち選択された１つの経路に対応する複数のワイヤーハーネスの最適なハーネスの経路を、設計者の入力部４の操作により、当該仮想経路空間に対して探索することで、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能かどうかを判定する。また、判定手段２３は、設計者の入力部４の操作により、当該複数のワイヤーハーネスを電線の種類ごとに分け、当該仮想経路空間の仮想断面上に当該複数のワイヤーハーネスのそれぞれに対応する大きさの複数の仮想リングを配置し、複数の仮想リングに複数のワイヤーハーネスを布線することで、最適なハーネス経路を探索し、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能かどうかを判定する。

（実施の形態の動作）
次に、本実施の形態の動作の一例を図２〜図６を参照して説明する。

（１）３次元ＣＡＤデータ及びハーネス情報の受付
受付手段２０は、例えば入力部４のディスクドライブから、鉄道車両について筐体、筐体の内部構造、及び複数の配線部材の形状情報と位置情報を含む３次元ＣＡＤデータ３１、及び経路ごとに定められた複数のワイヤ−ハーネスを構成する電線の種類及び接続先を含むハーネス情報３２を受け付ける。受付手段２０は、受け付けた３次元ＣＡＤデータ３１及びハーネス情報３２を記憶部３に記憶する。

（２）３次元仮想空間の表示
表示手段２１は、筐体、筐体の内部構造、及び複数の配線部材１１（図３参照）を３次元ＣＡＤデータ３１に基づいて３次元仮想空間１０（図２参照）に配置し、それを表示部５の画面に表示する。

（３）仮想経路空間の形成
仮想経路空間形成手段２２は、３次元仮想空間１０に複数の経路に沿って表示された複数の配線部材１１の近傍を通るようにハーネス情報３２に基づいて仮想経路空間１０（図２参照）を形成する。なお、この処理は、ハーネス情報３２に基づいて設計者が行ってもよい。

図２は、仮想経路空間形成手段２２が形成した仮想経路空間の一例を示す斜視図である。なお、図２では、配線部材の図示を省略している。図３は、図２のＡ部拡大図である。図４Ａは、図３のＢ−Ｂ線断面図、図４Ｂは、複数のワイヤーハーネスを布線するのに必要な断面積を説明するための断面図である。

仮想経路空間形成手段２２は、図２、図３及び図４Ａに示すように、配線部材１１の近傍に例えば断面矩形状の仮想経路空間１２を形成する。具体的には、仮想経路空間形成手段２２は、図４Ｂに示すように、当該仮想経路空間１２の断面積Ｓａが当該複数のワイヤーハーネス１３０全体を結束部材１３２で緩く束ねたときに当該複数のワイヤーハーネスを布線するのに必要な断面積Ｓｂ以上（Ｓａ≧Ｓｂ）となるように仮想経路空間１２を形成する。なお、この処理は設計者が行ってもよい。

配線部材１１は、帯板状の鋼板の長手方向の両端部を仮想経路空間１２と反対側に曲げて形成されている。配線部材１１の長手方向は仮想経路空間１２の長手方向に一致させた方が好ましいが、必ずしも一致させなくてもよい。

（４）複数のワイヤーハーネスを仮想経路空間に布線することが可能かどうかの判定
ワイヤーハーネスの経路の探索を図５及び図６を参照して説明する。図５は、仮想経路空間１２の仮想断面上に配置された仮想リングの一例を示す図である。図６は、２つの仮想断面間に対してワイヤーハーネスを布線する作業を説明するための斜視図である。

判定手段２３は、設計者の入力部４の操作により、複数の経路のうち選択された１つの経路に対応する複数のワイヤーハーネスの最適なハーネス経路を、設計者の入力部４の操作により、当該仮想経路空間に対して探索することで、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能かどうかを判定する。

判定手段２３は、設計者の入力部４の操作により、当該複数のワイヤーハーネスを電線の種類ごとにワイヤーハーネス１３０、１３１（図６参照）に分け、図５に示すように、当該仮想経路空間１２の仮想断面１２０ａ、１２０ｂ上にワイヤーハーネス１３０、１３１に対応する大きさの仮想リング１２１を配置し、図６に示すように、仮想リング１２１にワイヤーハーネス１３０、１３１を布線することで、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能かどうかを判定する。

具体的には、設計者は、図６に示すように、２つの仮想断面１２０ａ、１２０ｂ上に形成された仮想リング１２１を選択することで、仮想リング１２１の中心の位置情報、すなわちハーネス通過点が設定されたことになる。次に、設計者は、選択した仮想リング１２１に対応するワイヤーハーネス１３０、１３１の図示を指示すると、２つの仮想断面１２０ａ、１２０ｂ間に対応するワイヤーハーネス１３０、１３１が表示される。そして設計者は、ワイヤーハーネス１３０、１３１を布線して問題がないかどうかを確認する。確認する方法としては、例えば、ＡＣ用のワイヤーハーネス１３０、１３１とシールド用のワイヤーハーネス１３０、１３１を所定の距離離すことができるかを確認する。

（５）上記（４）の判定結果が否定的の場合
上記（４）の判定で当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能でないと判定したとき、例えば、次の３つのいずれかの修正処理を行う。
（ｉ）ハーネス経路を変更する。
（ii）当該仮想経路空間の断面を拡大する。
なお、上記以外に他の修正処理を行ってもよい。

その後は、上記（４）、（５）を繰り返してワイヤーハーネスの経路を設計する。設計が終わると、制御部２は、仮想経路空間情報３３及びワイヤーハーネス経路情報３４を更新する。仮想経路空間情報３３及びワイヤーハーネス経路情報３４は、例えば、ワイヤーハーネスの配線作業の際に携帯端末装置に表示して配線作業のガイドに利用される。

（実施の形態の作用、効果）
本実施の形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
（ａ）仮想経路空間１２の断面積Ｓａが対応する複数のワイヤーハーネス１３０を通すのに必要な断面積Ｓｂ以上となるように仮想経路空間１２を形成し、この仮想経路空間１２を基準に最適なハーネス経路の探索を行っているので、ワイヤーハーネスの経路の設計を短期間に行うことができる。例えば、従来５日を要していたものが２日に短縮されている。
（ｂ）新型車両のように現車が存在しない場合でも、３次元空間上でワイヤーハーネスの経路のシミュレーションを行えるので、ワイヤーハーネス経路の設計が可能になる。
（ｃ）自動車と比べて鉄道車両は、多くが床下配線のため、現車合わせによる加工作業が多いが、本実施の形態によれば、現車合わせによる加工作業を少なくすることができ、ワイヤーハーネスの設計が極めて容易になる。

［他の変形例］
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々な実施の形態が可能である。また、本発明の要旨を変更しない範囲内で、上記実施の形態の工程において、工程の追加、削除、変更、入替え等が可能である。

産業上の利用分野

本発明は、鉄道車両用ハーネス、自動車用ハーネス、航空機用ハーネス、医療用ハーネス、機器内ハーネス等に適用可能である。

１…ハーネス経路設計支援装置、２…制御部、３…記憶部、４…入力部、５…表示部、
１０…３次元仮想空間、１１…配線部材、１２…仮想経路空間、２０…受付手段、
２１…表示手段、２２…仮想経路空間形成手段、２３…判定手段、３０…プログラム、
３１…３次元ＣＡＤデータ、３２…ハーネス情報、３３…仮想空間経路情報、
３４…ワイヤーハーネス経路情報、１２０ａ、１２０ｂ…仮想断面、
１２１…仮想リング、１３０、１３１…ワイヤーハーネス、Ｓａ、Ｓｂ…断面積

Claims (4)

1. 筐体内で接続先に接続されるとともに、想定された複数の経路に沿って配置された複数の配線部材に固定されるワイヤーハーネスの経路を３次元仮想空間で設計するワイヤーハーネス経路設計方法であって、
   前記筐体、前記筐体の内部構造、及び前記複数の配線部材の形状情報と位置情報を含む３次元情報、及び前記経路ごとに定められた複数のワイヤ−ハーネスを構成する電線の種類及び前記接続先を含むハーネス情報を受け付ける受付ステップと、
   前記筐体、前記筐体の内部構造、及び前記複数の配線部材を前記３次元情報に基づいて前記３次元仮想空間に表示する表示ステップと、
   前記３次元仮想空間に前記複数の経路に沿って表示された前記複数の配線部材の近傍を通るように前記ハーネス情報に基づいて仮想経路空間を形成する形成ステップと、
   前記複数の経路のうち選択された１つの経路に対応する前記複数のワイヤーハーネスの最適なハーネス経路を当該仮想経路空間に対して探索することで、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能かどうかを判定する判定ステップと、
   を含むワイヤーハーネス経路設計方法。
2. 前記形成ステップは、当該仮想経路空間の断面積が当該複数のワイヤーハーネス全体を束ねたときに当該複数のワイヤーハーネスを布線するのに必要な断面積以上となるように前記仮想経路空間を形成する、
   請求項１に記載のワイヤーハーネス経路設計方法。
3. 前記判定ステップは、当該仮想経路空間の仮想断面上に当該複数のワイヤーハーネスに対応する複数の仮想リングを配置し、前記複数の仮想リングに当該複数のワイヤーハーネスを布線することで、前記最適なハーネス経路を探索する、
   請求項１に記載のワイヤーハーネス経路設計方法。
4. 前記判定ステップにおいて、当該複数のワイヤーハーネスを当該仮想経路空間に布線することが可能でないと判定したとき、少なくとも前記ハーネス経路を変更するか、当該仮想経路空間の断面積を拡大する修正ステップ、
   をさらに含む請求項１に記載のワイヤーハーネス経路設計方法。
   
   

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